KARAKTERISASI MAGNET KOMPOSIT BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN PENAMBAHAN FeB SEBAGAI
MATRIK DAN
SILICONE RUBBER
SEBAGAI
FILLER
SKRIPSI
RIRIS JULITA TAMBUNAN
120801073
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KARAKTERISASI MAGNET KOMPOSIT BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN PENAMBAHAN FeB SEBAGAI
MATRIK DAN
SILICONE RUBBER
SEBAGAI
FILLER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
RIRIS JULITA TAMBUNAN
120801073
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN
KARAKTERISASI MAGNET KOMPOSIT BARIUM HEKSAFERIT
DENGAN PENAMBAHAN FeB SEBAGAI MATRIK DAN SILICONE
RUBBER SEBAGAI F ILLER
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
RIRIS JULITA TAMBUNAN
PENGHARGAAN
Sungguh bersyukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas kasih, berkat, anugerah
dan pimpinan-Nya yang diberikan selama melaksanakan skripsi ini, sehingga dapat diselesaikan dengan judul “Karakterisasi εagnet Komposit Barium Heksaferit Dengan Penambahan FeB Sebagai Matrik Dan Silicone Rubber
Sebagai Filler”.
Pada proses penyusunan skripsi ini, disampaikan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Drs. Aditia Warman M.Si sebagai Dosen Pembimbing di Universitas
Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan arahan,
semangat serta saran-saran dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Prof. Dr. Masno Ginting, M.Sc dan Prof. Drs. Perdamean Sebayang, M.Si
sebagai Dosen Pembimbing di Pusat Penellitian Fisika LIPI yang telah
memberikan pengetahuan dan semangat serta sabar membimbing sehingga
terselesaikan skripsi ini, dan Dosen-Dosen Pembimbing lapangan dan Staf
Pegawai di bagian magnet Bu Ayu, Pak Candra, Pak Arif Eko, Pak Amat
dan Bang Anggi yang sangat banyak membantu dan memberi saran dalam
proses penelitian di P2F LIPI.
3. Dr. Kerista Sebayang, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Departemen Fisika Universitas
Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, sebagai Sekretaris
Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh Staf Pengajar
serta Pegawai Administrasi di Departemen Fisika Universitas Sumatera
Utara yang telah memberikan pendidikan dan fasilitas selama perkuliahan.
5. Kedua orangtua terkasih Bapak R. Tambunan dan Ibu T. Nainggolan
Abang Lundu Tambunan, Kakak-kakak Kresia Tambunan dan Juita
memberikan nasihat, semangat dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi
ini.
6. Keluarga satu kos L48 di Serpong “Sulis, Bunda, Santa, εarta, εia, Fitry,
teman-teman terbaik yang membuat segalanya indah dalam penilitian.
Teman-teman penilitian di P2F LIPI Tania, Melpa, Sabeth, Mareanus,
Kak Pitta, Kak Winda, Stevani, Bg Endi yang memberikan dukungan dan
kesempatan untuk konsentrasi dalam penyelesaian penelitian skripsi ini.
8. Ibu Masno, keluarga Uda sulis (Keluarga Bang Boy Simamora/br.
Silaban) yang memberikan semangat, dukungan dan sarana selama berada
di Serpong, Tangerang.
9. Teman-teman yang selalu perhatian kepadaku selama disana Fransiscus,
Albert, dan Hardianto yang selalu mendukung penelitian.
10.Keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF): teman seperjuangan
angkatan 2012 , abang dan kakak alumni, adik-adik junior di Universitas
Sumatera Utara.
Disadari bahwa pada skripsi ini merupakan karya penyusunannya atas
keterbatasan dalam memahami semua hal yang pernah dilalui selama penelitian
berlangsung. Jika ada saran dan kritikan selalu diharapkan untuk pengembangan
di masa depan.
KARAKTERISASI MAGNET KOMPOSIT BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN PENAMBAHAN FeB SEBAGAI
MATRIK DAN
SILICONE RUBBER
SEBAGAI
FILLER
ABSTRAK
Pembuatan magnet komposit berbahan dasar Barium Heksaferit dengan penambahan FeB dan filler silicone rubber telah berhasil dilakukan. Bahan baku Barium Heksaferit dan FeB di milling secara terpisah dengan menggunakan
Planetary Ball Mill (PBM) selama 24 jam dan High Energy Milling (HEM) selama 1 jam kemudian di mixing menggunakan PBM dengan perbandingan BaFe12O19 : FeB adalah 97:3, 95:5, dan 93:7 %berat. Serbuk hasil mixing
dikalsinasi pada suhu 900°C, kemudian ditambahkan silicone rubber 20, 30, 40, dan 50 %berat sebagai filler bahan komposit. Karakterisasi material meliputi struktur mikro (XRD), bulk density, sifat magnetik, dan uji tarik. Hasil XRD menunjukkan dengan penambahan FeB meningkatkan jumlah fasa hematit (Fe2O3). Hasil bulk density menunjukkan nilai rapat jenis tertinggi pada
penambahan 20% berat silicone rubber 2,251×10-3kg/m3 dengan nilai koersivitas jHc = 2,85×
A/m dan nilai modulus elasitsitas 0,99 MPa. Dari hasil penelitian diperoleh magnet komposit permanen yang tahan lama karena memiliki nilai koersivitas yang tinggi.
CHARACTERIZATION OF MAGNET COMPOSITE BARIUM
HEKSAFERRITE WITH FeB ADDITION AS MATRIX AND
SILICONE RUBBER AS FILLER
ABSTRACT
Fabrication of composite magnet material based on Barium Heksaferit with the addition FeB and silicone rubber as filler has been successfully prepared. The raw materials Barium Heksaferit and FeB separately milled by using Planetary Ball Mill (PBM) for 24 hours and High Energy Milling (HEM) for 1 hour and then mixed by using PBM with composition ratio BaFe12O19: FeB are 97: 3, 95: 5,
and 93: 7 %weight. The powder has mixed calcined at 900 °C, then added silicone rubber 20, 30, 40, and 50% weight as filler composite materials. The caracterization of materials are the microstructure (XRD), bulk density, magnetic properties (VSM), and the tensile test. The XRD results showed the addition of FeB increasing phases of hematite (Fe2O3). The results show the highest bulk
density value in the addition of 20% weight of silicone rubber is 2.251 × 10
-3
kg/m3 and coercivity value, jHC = 2,85× A/m and young modulus value is 0.99
MPa. The results were obtained permanent magnet composites are durable because has a high coercivity.
DAFTAR ISI
1.4Tujuan Penelitian 3
1.5Manfaat Penelitian 3
1.6Tempat Penelitian 3
1.7Sistematika Penelitian 4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnet 5
2.2 Pengertian Medan Magnet 5
2.2.1 Momen Magnetik 6
2.2.2 Induksi Magnetik 6
2.2.3 Kuat Medan Magnetik 6
2.3 Macam-macam Magnet 7
2.3.1 Magnet Permanen 7
2.3.2 Magnet Remanen 7
2.4 Klasifikasi material Magnetik 8
2.4.1 Diamagnetik 8
2.4.2 Paramagnetik 8
2.4.3 Ferromagnetik 9
2.5 Material Magnet Lunak dan Magnet Keras 10
2.6 Magnet Komposit 11
2.7 Magnet Permanen Ferit 12
2.7.1 Barium Heksaferit 12
2.8 Unsur Pemadu pada aditif Ferro Boron 14
2.8.1 Besi (Fe) 14
2.8.2 Boron (B) 15
2.9 Silicone Rubber 16
2.10.3 VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 20 2.10.4 Pengujian Kekuatan Tarik (Tensile Strength) 21 2.10.5 DTA/TG (Differential Thermal Analysis/ 22
Thermo Gravimetric BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 24
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 24
3.2.1 Alat 24
3.2.2 Bahan 26
3.3 Diagram Alir Penelitian 27
3.4 Preparasi Sampel 28
3.8 Uji Mikrostruktur 32
3.8.1 XRD (X-Ray Diffraction) 32
3.9 Uji Sifat Magnet 32
3.9.1 VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 32
3.10 Uji Sifat Mekanik 33
3.10.1 Uji Tarik 33
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa DTA/TG Setelah Mixing 34
4.2 Hasil Pengukuran True Density 35
4.3 Hasil Pengujian Struktur Kristal 37
4.4 Hasil Pengujian Bulk Density 39
4.5 Hasil Pengujian Sifat Magnet 42
4.6 Hasil Pengujian Kekuatan Tarik 45
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 47
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Informasi Dasar Unsur Besi/Iron 15
Tabel 2.2 Informasi Dasar Unsur Boron 16
Tabel 2.3 Sifat Fisik dan Mekanik Silicone Rubber 17 Tabel 3.1 Matriks komposisi sampel BaFe12O19 dan FeB 29
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran densitas serbuk 36 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Bulk Density 40
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian VSM 44
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Orientasi momen magnetik bahan paramagnetik 6
Gambar 2.2 Histeresis material magnet 10
Gambar 2.3 Struktur kristal BaO.6Fe2O3 14
Gambar 2.4 Struktur Atom Unsur Besi 14
Gambar 2.5 Strukur Atom Unsur Boron 15
Gambar 2.6 Difraksi Bidang Atom 19
Gambar 2.7 Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 21
Gambar 2.8 Uji tarik ASTM D 412 Tipe D 22
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 27
Gambar 3.2 Skema kalsinasi pada T = 900oC 31
Gambar 4.1 Kurva DTA/TG dari serbuk 97% BaFe12O19 : 3% FeB 35
Gambar 4.2 Grafik hubungan penambahan FeB sebesar 0, 3, 5, dan 36 7%wt terhadap true density sebelum dan setelah kalsinasi
Gambar 4.3 Grafik pola difraksi XRD 38
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara penambahan silicone rubber 40 terhadap nilai bulk density Barium Heksaferit-FeB
dari hasil XRD
Gambar 4.5. Kurva Histeresis 42
Gambar 4.6. Grafik hubungan regangan dan tegangan pada komposisi 44
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Peralatan dan Bahan Penelitian Lampiran 2. Perhitungan True Density Sampel Lampiran 3. Hasil Pengukuran DTA/TG Lampiran 4. Hasil Pengukuran XRD
